Две роли КОМПАС-3D в университете: для преподавателя и для студента

Евгений Шестопалов
К.т.н., доцент кафедры химической техники Полоцкого государственного университета, преподает дисциплины «САПР машин и оборудования», «Расчет и конструирование машин и аппаратов», «Оборудование НПЗ»

Роль № 1. КОМПАС­3D как инструмент будущего конструктора

Уже несколько лет я преподаю дисциплину «САПР машин и оборудования» для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств», в разрезе которой и осваивается система КОМПАС­3D. Я понимаю, что данная дисциплина не будет существовать вечно. Когда­то она появилась как антитеза курсу, посвященному ручному черчению, а сегодня нет ни одного конструкторского бюро, где не использовался бы компьютер с какой­либо программой, ускоряющей создание чертежей. Таким образом, не за горами время, когда ее разделят между машиностроительным черчением и дисциплинами из серии «Расчет и конструирование …».

Сегодня Полоцкий государственный университет располагает 150 лицензиями системы КОМПАС­3D с отраслевыми приложениями (из них одна половина строительной конфигурации, а другая — машиностроительной) и 20 лицензиями САПР технологических процессов ВЕРТИКАЛЬ. Они удовлетворяют потребности кафедр самых разных направлений. Например, кому­то установили САПР техпроцессов, а кому­то — КОМПАС­3D с библиотекой Трубопроводы 3D.

Этот островок благолепия затерялся среди десятка проектно­конструкторских бюро разной направленности, в которых продолжают работать в 2D­пространстве, а любые разговоры на тему 3D вызывают вопрос «а зачем?».

Можно выпить еще не один баррель кофе на презентациях новых программных продуктов, но поменять ситуацию в лучшую сторону — в сторону освоения 3D­технологий — будет нелегко. Изменится она лишь путем естественной смены поколений и подготовки молодых специалистов, знающих, умеющих и желающих работать по­новому. Последним я и занимаюсь.

Почему я учу КОМПАС­3D

Тому есть две причины: объективная и эмоциональная. Объективным аргументом служит наша отраслевая специфика: мы готовим специалистов для химической и нефтехимической промышленности, а при конструировании объектов в этой сфере процент стандартных деталей существенно переваливает за 90. Поэтому создание трехмерной сборки емкостного аппарата при наличии библиотек, соответствующих нашим нормативным документам, превращается в приятное занятие. То же самое можно сказать и о проектировании технологических установок, существенную часть которого составляет обвязка аппаратов трубопроводами. Появление в КОМПАС­3D библиотеки с элементами трехмерных трубопроводов и соответствующих инструментов многократно ускорило этот процесс.

Эмоции же берут верх, когда я вижу, как анонимы с форумов всё созданное у нас с видимым сладострастием оплевывают с порога. По определению. А всё сделанное «у них» превозносят с благоговением. И ладно бы за деньги — капитализм на дворе, но ведь от всей души — воистину Иваны, не помнящие родства.

Как я учу КОМПАС­3D

Исходя из того что образование должно хоть немного опережать потребности производства, учу студентов только хорошему — трехмерному проектированию. Плохому — черчению плоских изображений — их научат в любом проектно­конструкторском бюро. Я поступал так, когда трехмерные модели играли роль вспомогательных картинок, и еще с большим энтузиазмом делаю это сейчас, когда появилась возможность выполнять конструкторскую документацию без применения проекционного черчения (имею в виду ГОСТ 2.052­2006 и дополнительный набор инструментов КОМПАС­3D, позволяющий оформлять трехмерные объекты точно так же, как это делается в плоских чертежах).

Постоянно убеждаю студентов, что они являются современниками заката длительной, очень плодотворной эры проекционного черчения, которое по значению можно поставить в один ряд с колесом и электричеством.

Выучка — этот термин обычно применяется в армии и характеризует освоение изучаемого материала солдатами: действия должны выполняться без раздумий. В определенном смысле этот подход применим и при работе в системе КОМПАС­3D. Конструктор должен задумываться только над самим изделием, а оформление должно осуществляться на автомате.

Для обеспечения такого уровня освоения САПР я применяю два основных приема:

• сначала работа выполняется исключительно в соответствии с текстом методички. А потом ту же работу необходимо сделать без методички. Обычно во втором случае работа занимает приблизительно в четыре раза меньше времени;
• все самостоятельные задания, которые есть в каждой работе, и задания при защите темы выполняются с учетом затраченного времени. Иногда это выглядит странно: сидит студент за современным компьютером с большим жидкокристаллическим экраном, а перед ним песочные часы на две минуты. Успел — зачет. Не успел — придется еще потренироваться.

Приведу примеры выполняемых студентами работ.

Создание модели фланца (рис.  1). В учебных целях модель выполняется вручную с использованием максимально возможного количества инструментов КОМПАС­3D. Вводятся свойства детали, оформляется объект спецификации.

Рис. 1. Фланец

Рис. 2. Реактор в сборе

Сборка реактора (рис. 2). Осуществляется с применением деталей индивидуального исполнения, измененных стандартных деталей и деталей, взятых из библиотек. Рассматривается последовательность создания и редактирования деталей в сборке. Производится разнесение компонентов. Сборка проверяется на соударения. Особое внимание уделяется автоматическому созданию такого документа, как спецификация.

Создание конструкторской документации. Выполняется в виде трехмерной модели со всеми необходимыми размерами и обозначениями, а также в виде ассоциативных чертежей с уточняющими сечениями и видами на основе модели сборки химического реактора. Работа является продолжением предыдущей.

Работа с библиотекой КОМПАС­Shaft 3D. Тема осваивается студентами с большим интересом, так как в этом семестре они выполняют курсовой проект по «Деталям машин». В соответствии с методичкой создается модель вала­шестерни (рис. 3) и самостоятельно — модель звездочки (рис. 4).

Рис. 3. Вал-шестерня

Рис. 4. Звездочка

Работа с 3D­библиотекой редукторов (бесплатная Библиотека проектирования и построения одноступенчатых редукторов, автор — Максим Кидрук. Доступна для скачивания на сайте технической поддержки АСКОН: http://support.ascon.ru).

По причине, изложенной в предыдущем пункте, эта работа вызывает у студентов восторг. В соответствии с методичкой они делают 3D­сборку редуктора (рис. 5а) и его ассоциативные виды (рис. 5б), а также переводят одну из моделей детали в плоский чертеж (рис. 5в). В качестве самостоятельной работы студенты выполняют расчеты и строят сборку в соответствии со своим заданием на курсовой проект по «Деталям машин».

a

b

v

Рис. 5. Редуктор

Изучение текстового редактора КОМПАС. Все мои попытки доказать студентам, что возможностей
изучаемого редактора достаточно для оформления любых конструкторских текстовых документов и что в некоторых случаях он удобнее, чем офисный MS Word, идут прахом. Еще раз подтверждается правило: самый лучший программный продукт тот, который освоил первым. Поэтому, встречаясь с ними через год, вижу, что Word победил.

Моделирование листовых тел. В соответствии с получаемой специальностью студенты создают модель пластины пластинчатого теплообменника (рис. 6) и выполняют самостоятельную работу (рис. 7) с использованием инструментов КОМПАС­3D, не задействованных в основной работе. При этом на лекции специально не рассказываю о некоторых возможностях программы. В результате закрепляются навыки работы со «Справкой».

Рис. 6. Пластина теплообменника

Рис. 7. Листовая деталь

Моделирование обвязки аппаратов трубопроводами. В качестве исходного материала студентам выдается модель площадки с расположенным оборудованием. В соответствии с методичкой необходимо создать трубопроводы между аппаратами (рис. 8) и самостоятельно сконструировать трубопроводы, отходящие от них.

Рис. 8. Площадка с оборудованием

Раньше в перечень работ входило создание параметризованной модели детали. Пример был полностью взят из книги А.Е. Потемкина¹. Время шло, а я так и не смог придумать приличного примера на тему химического машиностроения. Больше эту работу мы не выполняем.

Роль № 2 КОМПАС­3D как инструмент лектора

Совершенно другая роль отводится КОМПАС­3D при чтении лекций по дисциплинам «Расчет и конструирование…». Здесь он превращается в инструмент, повышающий наглядность при изучении различных конструкций.

Принимая экзамены, неоднократно наблюдал: хорошо тренированная память студента позволяла легко воспроизводить полный текст конспекта со всеми необходимыми чертежами, однако стоило задать вопрос на понимание того, что изображено на чертеже, и ситуация резко менялась в худшую сторону. Таким образом, связь между чертежами из конспекта и реальными объектами прослеживается, мягко говоря, не всегда.

Сочетание мультимедийного оборудования и КОМПАС­3D изменило процесс чтения лекций революционным образом.

Трехмерные изображения в лекционном материале

Как раньше читались лекции по техническим дисциплинам, рассказывать не буду — все прошли через разгадывание кроссвордов, создаваемых лектором на доске при помощи мела.

Наличие выполненных заранее трехмерных изображений объектов позволяет начинать новую тему не с рисования и соответственно перерисовывания, а с объяснения работы устройства и назначения отдельных деталей конструкции. При этом объект, например опора колонны, рассматривается со всех сторон (рис. 9а и 9б) и с нужными сечениями (рис. 9в).

Рис. 9. Опора колонны

При необходимости можно сделать невидимым, например, корпус аппарата (рис.10а — все детали видимые, рис. 10б — корпус скрыт), а также существенно увеличить любую часть аппарата (рис. 10в).

Рис. 10. Кожухотрубчатый теплообменник

После того как становится ясно, что все студенты отчетливо представляют внешний вид аппарата и роль его отдельных частей, на экран выводятся плоские изображения необходимых сечений, которые студенты перечерчивают себе в конспект.

Трехмерные анимации в лекционном материале

Устройство аппарата становится еще более понятным, если показать последовательность сборки его частей. До недавнего времени большинство анимаций в презентациях к лекциям я выполнял, перемещая плоские сечения деталей, с использованием программы PowerPoint.

Сейчас я делаю практически то же самое, но на основе анимаций, выполненных с помощью Библиотеки анимации КОМПАС­3D. Например, для кожухотрубчатого теплообменника (см. рис. 10) были созданы анимации для всех сборочных единиц и соответственно сборки теплообменника в целом.

В отличие от PowerPoint, в КОМПАС­3D нет режима, позволяющего демонстрировать созданную анимацию без рабочих панелей экрана. Поэтому при создании роликов приходится осуществлять захват нужной области изображения с помощью, например, программы Snagit. Трудности также возникают с поворотом многоэлементных сборок. Чтобы изменить точку взгляда на объект, приходится делать несколько роликов, всякий раз поворачивая объект в нужное положение. Последующий монтаж роликов, например, в Movie Maker дает возможность довольно подробно показать процесс сборки аппарата.

Заключение

Использование системы КОМПАС­3D
в дисциплинах «САПР машин и оборудования» и «Расчет и конструирование» позволяет существенно поднять уровень подготовки молодых специалистов применительно к разным видам будущей работы — инженер­конструктор или инженер­эксплуатационщик. 

САПР и графика 4`2011